Algunas de las primeras células nerviosas que se desarrollan en el útero dan forma a los circuitos cerebrales que procesan imágenes y sonidos, pero luego dan paso a redes maduras que convierten esta información sensorial en pensamientos. Este es el hallazgo de un estudio dirigido por investigadores de NYU LangoneCentro médico y publicado en la edición del 3 de febrero de neurona .
Específicamente, el estudio en ratones descubrió que las plantillas de circuito nervioso en parte de la corteza cerebral, la capa que regula el pensamiento y la memoria, se colocan primero durante el desarrollo de los mamíferos por las células nerviosas que secretan la química de señalización somatostatina SST.Más adelante en el proceso, llega una segunda ola de células nerviosas relacionadas, las neuronas de parvalbúmina PV, para construir los circuitos más rápidos y precisos necesarios para funciones cerebrales superiores.
Los resultados del estudio podrían avanzar en la comprensión de afecciones neurológicas y psiquiátricas como la epilepsia, la esquizofrenia y otras que han sido vinculadas por estudios anteriores a problemas inexplicables en las redes nerviosas PV del adulto. Según los autores del estudio, muchos defectos PV podrían tener su origen, no durante la vida adulta, sino en las plantillas SST que establecen los parámetros del circuito en primer lugar.
La exposición de estos circuitos tempranos a traumas, toxinas o escasez de oxígeno puede alterar las redes PV futuras basadas en ellos, pero las causas se vuelven difíciles de rastrear cuando las plantillas SST originales se reutilizan temprano en la vida.
"Encontramos un patrón de formación sorprendente para las redes nerviosas que puede explicar cómo el trauma temprano puede cambiar la función cerebral de formas que no emergen hasta la edad adulta, y sin una razón clara cuando lo hacen", dice Gord Fishell, PhD, el JuliusRaynes, Profesor de Neurociencia y Fisiología en el Departamento de Neurociencia y Fisiología de NYU Langone. "Nuestros resultados contrarrestan la noción de larga data de que la formación del cerebro comienza con las células en embrión que se mueven a sus destinos dentro de los circuitos nerviosos en un proceso suave e ininterrumpido. Partes depuede ocurrir en olas, donde las células relacionadas se mueven a lo largo de rutas similares en diferentes etapas ".
Se desconoce por qué nuestros ancestros antiguos podrían haber necesitado redes nerviosas pioneras, dice Fishell. Algunos teorizan que la evolución conservó plantillas transitorias porque le dan versatilidad a un programa de desarrollo complejo, permitiendo que las estructuras se formen en diferentes momentos y se integren al final.
Interacción de células nerviosas en el corazón del estudio
Los resultados del estudio giran en torno a la función de las células nerviosas, que transmiten señales y coordinan pensamientos y acciones. Según la sustancia química que secretan, cada célula nerviosa en una vía nerviosa "decide" si un mensaje viaja hacia adelante. Por ejemplo, las células nerviosasque le dicen a la siguiente celda en línea que pase y amplifique un mensaje son excitantes; aquellos que detienen los mensajes son inhibitorios.
Las combinaciones de los dos logran un contrapeso en los sistemas de retroalimentación críticos para la función del sistema nervioso central. Demasiada excitación o falta de inhibición hace que los circuitos se incauten y, en última instancia, la muerte de las redes nerviosas como parte de los trastornos neurológicos..
Desde 2002, el laboratorio de Fishell se ha centrado en las células nerviosas inhibidoras llamadas interneuronas. Aunque son menos comunes que sus contrapartes excitadoras, las interneuronas esculpen el "ruido" entrante de las células excitadoras en los arreglos útiles detrás del pensamiento, la memoria y la conciencia. Las interneuronas también permiten una conectividad cortical precisaal lograr una cantidad "asombrosa" de funciones basadas en su capacidad de enviar ramificaciones que se conectan a cualquier célula nerviosa cercana.
En el estudio actual, realizado en asociación con el Instituto Salk de Estudios Biológicos, los investigadores descubrieron la primera instancia conocida en la que un conjunto de interneuronas inhibidoras entra en una región del cerebro al comienzo del desarrollo para establecer una plantilla para una red posterior.
Específicamente, el estudio actual descubrió que durante el desarrollo del ratón, las interneuronas de somatostatina en capas más profundas y formadas anteriormente de la corteza reciben extensiones nerviosas entrantes temporales y densas desde la región del cerebro llamada tálamo. Las interneuronas SST luego conectan estrechamente las células excitadoras en las que influyen neuronas piramidales y las interneuronas PV que eventualmente las reemplazarán. De esta manera, el tálamo, que se forma temprano para procesar la información sensorial, guía la formación de la corteza.
Los investigadores descubrieron que si los circuitos nerviosos SST no están en su lugar para comenzar, las redes interneuronas PV posteriores nunca se forman. La interrupción de las redes SST tempranas detiene la maduración de las entradas nerviosas desde el tálamo a las interneuronas PV, lo que causa defectos de cableado evidentes en el flujo de corriente más bajo.y velocidad de disparo de los circuitos afectados.
"En el futuro, es posible que podamos usar la terapia génica, los virus despojados de su capacidad de causar enfermedades pero capaces de penetrar en las células y editar el ADN, para corregir los errores interneuronales específicos establecidos en plantillas de SST defectuosas"dice Fishell, director del Programa de Neurociencia Smillow y director asociado del Instituto de Neurociencia Druckenmiller en NYU Langone.
"Tal como está, todos los medicamentos principales actualmente en uso para trastornos neurológicos, desarrollados entre 1942 y 1972, buscan reducir la acción de los químicos de señalización llamados neurotransmisores", dice Fishell. "Estos medicamentos afectan muchas funciones en las células sanas junto conaquellos que contribuyen a la enfermedad para causar efectos secundarios, que a menudo son lo suficientemente graves como para limitar su uso ".
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Materiales proporcionados por NYU Langone Medical Center / New York University School of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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